Naukowcy z stowarzyszenia Singapore-MIT Alliance for Research and Technology zaprojektowali przenośny czujnik optyczny, który umożliwia szybkie monitorowanie stresu roślin – nowe narzędzie pomagające rolnikom i naukowcom zajmującym się roślinami we wczesnej diagnostyce i monitorowaniu zdrowia roślin w czasie rzeczywistym w warunkach polowych.
Naukowcy z interdyscyplinarnej grupy badawczej (IRG) ds. przełomowych i zrównoważonych technologii w rolnictwie precyzyjnym (DiSTAP) Sojusz Singapore-MIT na rzecz badań i technologii (SMART), przedsiębiorstwo badawcze MIT w Singapurze i Temasek Life Sciences Laboratory (TLL) zaprojektowały przenośny czujnik optyczny, który może monitorować, czy roślina znajduje się pod wpływem stresu.
Wczesna diagnostyka niedoboru azotu
Nowy przenośny czujnik Ramana do obcinania liści firmy SMART może być użytecznym narzędziem w rolnictwie precyzyjnym, umożliwiającym wczesną diagnozę niedoboru azotu w roślinach, który może być powiązany z przedwczesnym niszczeniem liści i utratą plonów.
„Nasze ustalenia wykazały, że pomiary in vivo przy użyciu przenośnego czujnika Ramana z klipsem do liści w warunkach wzrostu w pełnym świetle były zgodne z pomiarami uzyskanymi za pomocą stacjonarnego spektrometru Ramana na skrawkach liści w warunkach laboratoryjnych” – mówi profesor MIT Rajeev Ram, współkierownik autor artykułu i główny badacz w DiSTAP.
„Wykazaliśmy, że dzięki przenośnemu czujnikowi możliwa jest wczesna diagnoza niedoboru azotu – kluczowego składnika odżywczego i najważniejszego składnika nawozów – u żywych roślin”.
Użytkowanie polowe przez rolników
Chociaż badanie skupiało się głównie na pomiarze poziomu azotu w roślinach, urządzenie może być również wykorzystywane do wykrywania poziomów innych fenotypów stresu u roślin, takich jak susza, stres związany z upałem i zimnem, stres solny i stres świetlny. Szeroka gama czynników stresogennych dla roślin, które można wykryć za pomocą sond Ramana typu klips do liści, a także ich prostota i szybkość, mogą sprawić, że będą one idealne do stosowania przez rolników na polach w celu zapewnienia zdrowia upraw.
„Chociaż skupiliśmy się na wczesnej i specyficznej diagnostyce niedoboru azotu za pomocą czujnika obcinania liści, byliśmy w stanie zmierzyć wartości szczytowe innych metabolitów, które są również wyraźnie obserwowane w popularnych warzywach, takich jak kailan, sałata, choy sum, pak choi, i szpinak” – mówi dr Chung Hao Huang, współpierwsza autorka artykułu i stażysta podoktorski w TLL.
Pomóż rolnikom zmaksymalizować plony
Zespół wierzy, że ich odkrycia mogą pomóc rolnikom w maksymalizacji plonów, zapewniając jednocześnie minimalny negatywny wpływ na środowisko, w tym minimalizując zanieczyszczenie ekosystemów wodnych poprzez ograniczenie spływu i przenikania azotu do wód gruntowych.